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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Zeichen für nachgebildete
oder nachgeahmte Flugbedingungen in Flugausbildungsgeräten Die Erfindung betrifft
Flugnachahmungs- öder -nachbildungsgeräte, im besonderen solche Geräte, die nützlich
bei der Bodenausbildung des Flugzeugpersonals zur Bedienung von Flugzeugen für hohe
Unterschallgeschwindigkeiten sind.
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Die Arbeitsweise der üblichen Flugzeugtypen, d. h. der kolbengetriebenen
Luftschraubenflugzeuge, ist im allgemeinen innerhalb des Geschwindigkeitsbereiches
des Flugzeugs ziemlich gut vorausbestimmbar. Es reicht deshalb aus, wenn die Flugnachahmungsgeräte
für diese Bauart verschiedene Flugbedingungen, wie beispielsweise Anstellwinkel,
Widerstand, Steuerungsbelastung usw., nachbilden, wie sie hauptsächlich durch die
dargestellte Fluggeschwindigkeit des Flugzeuges beeinflußt werden. Wenn jedoch die
Flugzeuggeschwindigkeit im oberen Unterschallbereich liegt, d. h. im Bereich der
Schallgeschwindigkeit, hat das übliche Flugausbildungsgerätkeinen praktischen Wert
mehr, da nun die verschiedenartigen Flugbedingungen gemäß der Beziehung der Fluggeschwindigkeit
zu der Schallgeschwindigkeit bei der vorherrschenden Umgebungstemperatur der Luft
wesentlich beeinflußt
werden. Dieses Verhältnis ist als »Mach-Zahl«
bekannt und kann ausgedrückt werden durch
wobei M die Mach-Zahl, VT die wahre Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs und
a die Schallgeschwindigkeit bei einer bestimmten Temperatur t bedeutet.
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Demgemäß kann die Schallgeschwindigkeit als eine Funktion der Lufttemperatur
ausgedrückt werden, d. h. cc = f (t), so daß
oder VT = M - f (t) ist.
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Ein Beispiel der Wirkung der Änderung der Mach-Zahl bei einer Fluggrundbedingung
ist die ausgesprochene Änderung des Anstellwinkels, die für konstanten Auftrieb
erforderlich ist, wenn die Mach-Zahl durch einen kritischen Bereich verläuft. Nimmt
man bei einer speziellen Flugzeugkonstruktion als Beispiel an, daß sich die Mach-Zahl
oberhalb von etwa o,6 vergrößert, so erhöht sich der Auftriebskoeffizient merklich,
dann flacht er sich bei einer Mach-Zahl von angenähert o,8 ab und vermindert sich
beträchtlich, wenn sich die Mach-Zahl i nähert. Mit anderen Worten, der Pilot eines
Düsen- oder Unterschallflugzeuges muß den Mach-Zahl-Effekt kennen und in diesem
Sinne ausgebildet sein, um unter anderem den Geradeausflug bei hohen Unterschallgeschwindigkeiten
zu steuern. Ein anderes Beispiel ist die sogenannte »Schall-,vandcc, d. h. die Wirkung
der Mach-Zahl auf den »Widerstandskoeffizientencc. Wie allgemein bekannt ist, vergrößert
sich der Widerstandskoeffizient sehr rasch, wenn die Mach-Zahl einen kritischen
Wert erreicht. Die Erscheinung der oben beschriebenen Art wird bei den üblichen
Flugausbildungsgeräten nicht berücksichtigt, so daß eine solche Einrichtung für
die Ausbildung von Düsen- oder Ufiterschallflugzeugpiloten ungeeignet ist.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Flugnachahmungsgerät
für die Bodenausbildung von Düsen- oder Unterschallflugzeugpersonal und für die
Darstellung von Flugbedingungen bei dieser Flugzeugart zu schaffen, das wirksam
und naturgetreu arbeitet, im besonderen hinsichtlich der Wirkung der Mach-Zahl auf
die nachgebildeten Fluggrundbedingungen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten
Flugschätzungs- oder -berechnungsanlage, die einen elektromechanischen Servo- oder
Hilfsmechanismus aufweist, der die Mach-Zahl darstellt, um die Arbeitsweise anderer
in Wechselbeziehung stehender, andere Flugbedingungen repräsentierender Servo- oder
Hilfsmechanismen zu variieren, so daß auf diese Weise die Wirkung der Mach-Zahl
auf die Arbeitsweise von Unterschallflugzeugen nachgeahmt wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Flugschätzungs-
oder -berechnungsanlage so auszubilden. daß sie die Arbeitsweise der aerodynamischen
Kraftberechnungsvorrichtung abändert, so daß die Steuerung@.hJastung von Unterschallflugzeugen
nachgebildet win'..
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Die Erfindung ausführlicher in der folgenden Beschreibung im Zii-sainnienhang
mit den Zeichnungen offenbart, und die Neuheitsmerkmale werden im besonderen in
den Ansprüchen dargelegt, die einen Teil der Beschreibung bilden. Es zeigt Fig.
i eine teilweise schematische Veranschaulichung bestimmter Bestandteile einer elektrischen
Hilfspotentiometerberechnungsanlage nach der Erfindung, welche die wahren Fluggeschwindigkeits-,
Teilungs- und Anstellwinkelservosysteme einschließt, Fig. 2 eine ähnliche Darstellung,
welche die Mach-Zahl-, Roll- und Seitenabrutschservosysteme einschließt, Fig. 3
eine ähnliche Darstellung, welche die Höhen-und Steigfähigkeitsservosysteme einschließt,
Fig. 4, 5 und 6 entsprechend zugeordnet die nachgeahmten Seitenruder-, Höhenruder-
und Querrudersteuerungen, die zugeordneten Trimmsteuerungen bzw. die Steuerungsbelastungshilfs-
und Potentiometereinheiten und Fig. 7 ein Vektordiagramm, das die Flugzeugbezugsachsen,
die Flugwinkel und die Zerlegung der Kraftvektoren veranschaulicht.
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Die Flugschätzungs- oder -berechnungsanlage gehört zur elektrischen
Bauart und weist eine größere Anzahl untereinander verbundener und in Wechselwirkung
zueinander stehender Hilfs- oder Servosysteme oder -einheiten auf, die auf Eingangsspannungen
ansprechen, die gemäß der Bedienungs- oder Arbeitsweise der nachgebildeten Steuerungen
abgeleitet werden. Die nachgebildeten Fluganzeigeinstrumente reagieren ihrerseits
auf die entsprechende Bedienungs- oder Arbeitsweise von bestimmten der vorgenannten
Hilfs- oder Servoeinheiten der Berechnungseinrichtung, um auf diese Weise verschiedenartige
Flugbedingungen darzustellen, die durch die Handhabung der Steuerungen durch den
Unterwiesenen erzeugt werden.
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Das Funktionieren der Flugschätzungs- oder -berechnungsanlage im allgemeinen
wird kurzbeschrieben, da -ein vollständiges Verständnis der Erfindung aus einer
Beschreibung der wichtigsten Funktionen der verschiedenartigen Flugberechnungshilfssysteme
gewonnen werden kann. Für die Zwecke der Erfindung ist es nicht erforderlich, im
einzelnen alle angezeigten Hilfseingangs- und Ausgangsspannungen zu zergliedern,
die aerodynamische Steuergrößen darstellen, da die Feststellung ausreicht, daß sie
Geschwindigkeiten, Kräfte und Faktoren der Fluggrundgleichungen repräsentieren.
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Eine Bezugswechselstromquelle wird zur Speisung der vollständigen
Anlage benutzt, und die verschiedenen abgeleiteten und Steuerspannungen werden von
di,2ser Quelle erhalten, wobei zu verstehen ist, daß die positiven und negativen
Anzeigen die augenblickliche Polarität mit Bezug auf die Bezugsquelle darstellen.
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Beispielsweise werden mit Bezug auf die Fig. 4, 5 und 6 verschiedenartige
Flugsteuerpotentiometer, die auf Seitenruder-, Höhenruder- und Querrudersteuerungen
ansprechen, die von dem auszubildenden Piloten betätigt werden können, mit Spannungen
gespeist, die bestimmte Funktionen der wahren Fluggeschwindigkeit (VT) darstellen,
die von den Fluggeschwindigkeitsservoanordnungen (Fig. i) erhalten werden, und die
abgeleiteten Spannungen steuern
ihrerseits die Flugzeughauptachsenservoeinrichtungen.
Das Fluggeschvnndigkeitsservosystem wird durch eine Anzahl Faktoren gesteuert, hauptsächlich
durch »Schub«, »Widerstand« und »Schwerkraft«, die durch Spannungen repräsentiert
werden. In dieser Beschreibung ist »Schub« dargestellt als Ableitung einer üblichen
Flugzeugmotor-Luftschrauben-Kombination, wobei aber zu verstehen ist, daß die Quelle
des nachgebildeten Schubes nicht begrenzend ist und daß der nachgebildete Düsenmotorschub
bei der praktischen Durchführung der Erfindung berücksichtigt ist.
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Mit Bezug auf Fig. x wird ein Drosselpotentiometer 5 darstellungsgemäß
an seinem oberen Ende mit einer konstanten Wechselspannung -f- E gespeist und ist
an seinem unteren Ende geerdet. Die abgeleitete Spannung von dem Gleitkontakt 5'
wird, wenn die Drossel von dem Schüler eingestellt wird, in Übereinstimmung mit
dem Motor und der Fluggeschwindigkeit geändert, wie gerade beschrieben, um den Schub
(Th) für eine konstante Umdrehungszahl pro Minute gemäß der Beziehung
darzustellen. Diese Schubspannung wird zusammen mit anderen Spannungen, welche den
Widerstand usw. verkörpern, der Fluggeschwindigkeitsservoeinheit oder -hilfsanlage
zugeführt, die ihrerseits die Fluggeschwindigkeitsfunktionsspannungen erzeugt.
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Die Querruder-, Höhenruder- und Seitenruderregelpotentiometer (Fig.
4 bis 6) werden jeweils an ihren entgegengesetzten Enden durch gegenphasige Spannungen
gespeist, welche die Funktionen von VT repräsentieren. Auch jedes dieser Potentiometer
ist mit einem geerdeten Mittelabgriff versehen, um positive und negative Winkelgeschwindigkeiten
um die üblichen Flugzeugachsen (Fig. 7) mit Bezug auf eine normale Geradeausflugstellung
nachzubilden. Die verschiedenen abgeleiteten Geschwindigkeitsspannungen von den
Regelpotentiometern sind zu der Berechnungsanlage gerichtet, von der Steuerspannungen
ihrerseits erhalten werden, um die Fluganzeigeinstrumente des obenerwähnten Ausbildungsgerätes
zu betätigen.
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Das Flugberechnungs- und Integrationsgerät wird nun beschrieben, wie
es in den Fig. x bis 6 dargestellt ist. Dieses Gerät besteht im wesentlichen aus
neun Motorhilfspotentiometereinheiten und drei Summierungs- oder Leitungsverstärkereinheiten,
von denen jede eine Flugbedingung verkörpert, wie beispielsweise Fluggeschwindigkeit,
Anstellwinkel, Mach-Zahl, Steigfähigkeit usw., wie bezeichnet, die untereinander
in einem in Wechselbeziehung iiirkenden elektromechanischen Kettenleiter verbunden
sind, um auf diese Weise in Übereinstimmung mit bestimmten Flugprinzipien zu arbeiten
und gleichzeitig und ununterbrochen die entsprechende Flugbedingung zu berechnen.
Zum Zwecke der Klarheit sind die Wechselwirkungskreise der dargestellten entsprechendenServoeinheiten
in einem Maße vereinfacht, das zur Erklärung der Erfindung ausreicht.
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In erster Linie werden beim Betrieb der Anlage Spannungen gemäß den
Bedienungsmaßnahmen des Schülers der oben beschriebenen nachgebildeten Flugzeugsteuerungen
proportional zu den verschiedenen Geschwindigkeiten und Kräften abgeleitet, die
Bewegung oder Beschleunigung mit Bezug auf die drei Bezugsachsen gemäß den aerodynamischen
Grundprinzipien erzeugen. Die drei Bezugsachsen sind im Zusammenhang mit Fig. 7
erstens die Längs- oder X-Achse des Flugzeugs, zweitens die Y-Achse längs der Flügelebene
senkrecht zu der Längsachse und drittens die ZAchse, die gegenseitig senkrecht zu
den anderen beiden Achsen verläuft, wobei alle Achsen den Schwerpunkt (C. G.) des
Flugzeugs schneiden.
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Die festen oder erdgebundenen Achsen sind mit Xo, Y, bzw. Z, bezeichnet,
wobei die X,-Achse auch die Nordbezugsrichtung in diesem Falle veranschaulicht.
Wie dargestellt, wird das Flugzeug schwanzlastig durch einen Steigungswinkel "a
aufgestellt und nach rechts durch einen Rollwinkel 9p gerollt. Der Azimutwinkel
yi, welcher der in einer Horizontalebene zwischen der Nordbezugsrichtung X, und
der Flugzeug-X-Achse ist, ist nicht dargestellt, da er in dem vorliegenden Beispiel
Null ist. Fig. 7 veranschaulicht auch die Zerlegung des Gewichtes oder des Schwerkraftvektors
(G) für eine kombinierte Steigungs- und Rollfluglage. Zwei andere Winkel, die bei
dieser Zerlegung benutzt werden, sind der Anstellivinkel a und der Seitenabrutschwinkel
ß. Der Anstellwinkel ist der Winkel, der in der Flugzeugsymmetrieebene (X-Z-Ebene)
zwischen der Rumpfbezugslinie des Flugzeugs oder der X-Achse und der Flugbahn gemessen
wird. Der Seitenabrutschwinkel ist der Winkel, der in einer senkrecht zur Flugzeugsymmetrieebene
liegenden Ebene (parallel zu der X-Y-Ebene) zwischen der Rumpfbezugslinie (X-Achse)
und der Flugbahn gemessen wird. Diese beiden Winkel sind als aerodynamische Winkel
bekannt. Die aerodynamischen Kräfte und Winkelgeschwindigkeiten ergeben sich aus
der Änderung eines dieser Winkel.
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Translation und Rotation mit Bezug auf die Flugzeugachsen und auf
die festen Achsen, die gegenseitit senkrecht und parallel zu dem Horizont sind,
werd- j- t durch die Servo- und Verstärkeranlagen dargesteili. In einem dieser Systeme
werden Kräfte berecliii, t, um die Gier- oder Wendefähigkeit zu erzeugen, und in
einem dritten werden Winkelgeschwindigkeiten ermittelt, um ein Steigungsverhältnis
zu erzeugen. Zusätzliche Servoanordnungen sind vorhanden, um den Anstellwinkel bzw.
den Seitenabrutschwinkel darzustellen, wobei die Anstellwinkelservoeinheit Winkelgeschwindigkeiten
um die Y-Achse zusammenfaßt für den Zweck der Berechnung der aerodynamischen Größen
des Auftriebs, des Widerstandes und der Kippgeschwindigkeit, und die Seitenabrutschwinkelservoeinheit
den Winkel zwischen der Symmetrieebene des Flugzeugs und der Flugbahn ermittelt.
Andere Servo-oder Hilfssysteme arbeiten so, daß sie Drehbewegungen in Übereinstimmung
mit Steuerspannungen, die von den obenerwähnten Servoeinheiten erzeugt werden, zur
Darstellung der Fluglage zusammenfassen, wie sie durch die Roll-, Steigungs- und
Azimutwinkel definiert ist.
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Gemäß den allgemein bekannten Grundsätzen der Aerodynamik ist die
Fluggeschwindigkeit (VT) eine Funktion des Motorschubes (Th), der immer positiv
ist (mit Ausnahme des Luftschraubenwiderstandes beim Leerlaufen während des Fluges
unterhalb etwa
i2oo U/min), der Schwerkraftwirkung (G), die entweder
positiv oder negativ sein kann, abhängig davon, ob sich das Flugzeug in einer Sturz-
oder Steigfluglage befindet, und des Widerstandes, der natürlich negativ ist. Der
Widerstand kann als eine Funktion der Fluggeschwindigkeit (VT), der Höhe
(h) und des Anstellwinkels (a) betrachtet werden.
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Mit Bezug auf Fig. i wird angenommen, daß eine größere Anzahl Wechselspannungen,
die verschiedene Werte des »Schubes«, des »Widerstandes« bzw. der »Schwerkraft«
gemäß der augenblicklichen Polarität und Größe der entsprechenden Spannungen darstellen,
getrennt einem summierenden Verstärker zugeführt werden, der schematisch mit 2o
bezeichnet ist und zu der Fluggeschwindigkeitsservoeinheit VT gehört. Solche Verstärker
sind in der Technik zur algebraischen Summierung einer größeren Anzahl einzelner
Wechselspannungen verschiedener Größe und Polarität allgemein bekannt, so da.ß eine
ausführliche Darstellung der Schaltung nicht notwendig ist. Die Ausgangsleistung
des Verstärkers 2o wird verwendet, um einen selbsttätig symmetrierenden Hilfskettenleiter
zu steuern, der ein als M-G bezeichnetes Motor-Generator-Aggregat 21 aufweist. Seine
Stromkreisverbindungen sind speziell nur für das Fluggeschwindigkeitssystem dargestellt,
da die M-G-Wirkungsweise im wesentlichen dieselbe wie für die anderen Servoeinheiten
ist. Der Motor 30 ist in Zweiphasenbauart konstruiert, wobei die Steuerphase
31 von der Verstärkerausgangsleistung und die andere Phase 32 durch eine go° phasenverschobene
konstante Bezugswechselspannung e1 darstellungsgemäß gespeist wird. Die Arbeitsweise
dieser Motorenbauart ist bekannt, wobei die Drehung in der einen Richtung erfolgt,
wenn die Steuer- und Bezugsspannungen in den entsprechenden Phasen dieselbe Momentanpolarität
haben, und in der entgegengesetzten Richtung, wenn die Momentanpolarität der Steuerspannung
im Hinblick auf die Bezugsspannung umgekehrt ist, wobei die Umlaufgeschwindigkeit
in beiden Fällen von der Größe der Steuerspannung abhängt. Der Motor treibt einen
Zweiphasenrückkopplungsgenerator 33, der auch eine Phase 34 hat, die von einer go°
phasenverschobenen Wechselbezugsspannung + e, gespeist wird, wobei die andere Phase
35 in Übereistimmung mit der Motordrehzahl eine Rückkopplungsspannung
E fb zum Zwecke einer nachfolgenden Geschwindigkeitsregelung erzeugt.
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Die Rückkopplungsspannung E", in der Fluggeschwindigkeitshilfsanlage
repräsentiert , d. h. die Beschleunigung, und wirkt als Eingangsspannung.
für den Verstärker 2o. Der Motor dient auch dazu, über ein Untersetzungsgetriebe
36 und geeignete mechanische Verbindungen, die durch gestrichelte Linien 37 bezeichnet
sind, die Kontakte eines Ktentiometersystems und auch in bestimmten Servoanordnungen
ein geeignetes Anzeigeinstrument gruppenweise zu betätigen.
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FürdieeinzelnenPotentiometerwiderstandselemente, wie beispielsweise
die Einheiten 4o bis 47 einschließlich des Fluggeschwindigkeitsservosystems werden
zweckmäßig die der allgemein bekannten Streifenwicklungsbauart (wound card type)
verwendet. Sie sind kreis-oder bandförmig ausgebildet, hier aber schematisch zur
Verdeutlichung in einer Ebene abgewickelt dargestellt.
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Die Wirkungsmöglichkeit des Fluggeschwindigkeitsservomotors nach jeder
Richtung bewirkt, daß sich die gekuppelt oder gruppenweise angetriebenen Potentiometergleitkontakte
40', 4i', 42' usw. in die entsprechenden Winkelstellungen auf den entsprechenden
Potentiometerelementen bewegen, um Potentiometerspannungen abhängigvon der entsprechenden
Kontaktstellung und der das Potentiometer speisenden Spannung abzuleiten, d. h.
zu wählen oder aufzunehmen. Jedes Potentiometer jeder Berechnungsvorrichtung ist
so gestaltet, daß der Wert der abgeleiteten Spannung an dem Potentiometerkontakt
ein bestimmtes Verhältnis zu der linearen Bewegung des Gleitkontaktes abhängig von
der besonderen Funktion des Potentiometers enthält, und an seine Enden ist eine
Spannung angelegt, die hinsichtlich der augenblicksweisen Polarität und Größe auch
von der Funktion des Potentiometers abhängt. In dem vorliegenden Fall stellt die
Gestalt aller funktionellen Potentiometer die Ableitung oder den Differentialquotienten
der dargestellten Funktion dar. Beispielsweise sind die Potentiometer der Fluggeschwindigkeitsanlage
im allgemeinen linear ausgebildet, um eine Beziehung x = y zu verkörpern, wobei
x die lineare Bewegung des Kontaktes und y die abgeleitete Potentiometerspannung
ist.
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Genauer ausgedrückt, ist die Umriß- oder Breitenänderung und infolgedessen
die Widerstandsverteilung der verschiedenen Potentiometer, die zur Ableitung der
die Flugzeugkennwerte nachbildenden Spannungen verwendet werden, proportional der
Ableitung der Funktion des entsprechenden Kennwertes mit Bezug auf die Variable,
die durch die Einstellung des Potentiometers dargestellt wird. Beispielsweise soll
angenommen werden, daß die Funktion linear ist, so daß eine abgeleitete Spannung
direkt dem Abstand proportional sein soll, den der servobetätigte Potentiometerkontakt
von einer Nullstellung aus durchläuft. Die Neigung der Funktionskurve ist dann das
konstante Verhältnis der abgeleiteten Spannung zur Vergrößerung der unabhängigen
Veränderlichen, die durch den Kontaktweg von der Nullstellurg aus dargestellt wird.
Die Ableitung dieses Verhältnisses ist für alle Kontakteinstellungen gleich, so
daß die Streifenbreite gleichmäßig ist und der Streifen oder Widerstandskörper (card)
rechteckige Form hat.
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In einem anderen Falle, wo eine Cosinusfunktion benutzt wird, kann
die Ableitung oder Np;a""a r1P,-Cosinuskurve ausgedrückt werden als
wobei 0 der in rad gemessene Winkel ist. Demgemäß ist der Umriß des Potentiometerstreifens
oder Widerstandskörpers für entsprechende Werte von 27 sinusförmig, wobei der negative
Wert durch entsprechende Wahl der an das Potentiometer angelegten Polarität vorgesehen
wird. Wenn umgekehrt eine Sinusfunktion benutzt wird, hat der Potentiometerstreifen
für entsprechende Werte von 0 einen Cosinusumriß.
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Im Hinblick auf die Verwickeltheit der Zwischenverdrahtung der Hilfsanordnungen
wird ein vereinfachtes
System verwendet, um Verwirrung zu vermeiden
und die Aufeinanderfolge der verschiedenen Stromkreise schnell auszuführen. Ausgenommen
in dem Fall, wo tatsächliche Stromkreisverbindungen dargestellt sind, werden die
Eingangs- und Ausgangsklemmen der Potentiometer, die Eingangsklemmen der entsprechenden
Servo- und Leitungsverstärker und die zugeordnete Ausrüstung durch Bezugsziffern
und Symbole bezeichnet, welche die entsprechenden Klemmen des anderen Gerätes anzeigen,
an das sie angeschlossen werden. Zur Vereinfachung sind die Potentiometer jeder
Servoeinrichtung besonders bezeichnet, z. B. das dritte Potentiometer der Fluggeschwindigkeits-(VT)-Servoanordnung
mit 3, das fünfte Potentiometer der Anstellwinkel-(a)-Servoeinheit mit 5 usw., so
daß durch Kennzeichnung einer Servoeinrichtung durch ihr Symbol und ein Potefitiometer
dieser Einrichtung durch seine Nummer die Verbindungen zwischen den Pot entie metern,
Hilfs- oder Servosystemen usw. bequem gezogen werden können.
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Im besonderen mit Bezug auf die FluggeschwindigkeitsservoEinheit wird
der Servo- oder Hilfsverstärker 2 von einer größeren Anzahl Eingangsspannpngen gespeist,
wobei die ersten beiden (von oben beginnend) von der Servoeinheit selbst stammen
und die Rückkopplung Ef,, von dem Servo-. oder Hilfsgenerator 33 bzw. den Schub
von dem V,-Potentiometer42 darstellen. Das Scl:ubpotentiometer 42 wird darstellungsgemäß
an seinem unteren Ende mit einer Spannung gespeist, welche die Nutzleistung repräsentiert,
die ihrerseits, wie vorher erwähnt wurde, von dem Drosselpotentiorreter 5 abgeleitet
ist, das von dem Schüler geregelt wird. Die Drosselableitspannung kann durch ein
U/min-Potentiemeter 38 geändert werden, das ebenfalls von dem ScLüler eingestellt
werden kann, um die Reglereinstellung zu verkörpern. Ein Indikator MAP, der den
Vielfach- oder Gesamtdruck darstellt, kann mit der »Drossel«-Regelung und ein Indikator
TACFl, der die Umdrel:ungszabl pro Minute darstellt, mit der nReglercc-Einstellung
verbunden sein, falls gewünscht.
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Die übrigen Eipgangsspannungen an dem VT-Verstärker kcmmen von anderen
Teilen der Berechnungsanlage, wobei die Eingangsklemme 50 von der entsprechenden
Klemme des Mach-Zabl-POtentiometerS (3), über das Potenticmeter (2) der a-Servoeinheit
mit einer den »Widerstand« darstellenden Spannung, die Klemme 51 von dem Potentiometer
(3) der Steigungs-(iü)-Servoeinheit mit einer Spannung, die eine »Schwerkraft«-Komponente
darstellt, und die Klemme 52 von dem Potentiometer (5) der a-Servoeinheit mit einer
zweiten Schwerkraftkomponentenspannung gespeist werden. Die Resultierende der verschiedenen
oben beschriebenen Eingangsspannungen betätigt den Servomotor 30 im Sinne
einer Änderung der nachgebildeten Fluggeschwindigkeit, wobei der Motor stromlos
wird, um eine konstante Fluggeschwindigkeit darzustellen, wenn . die Resultierende
der verschiedenen Eingangsspannungen während des Fluges Null ist, wodurch Gleichgewicht
zwischen Schub und Widerstand usw. dargestellt wird.
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Die acht -Potentiometer des Fluggeschwindigkeitsservosystems werden
benutzt, um Funktionsspannungen gemäß der Fluggeschwindigkeit zur Erregung der Anzeigeinstrumente,
des VT-Leitungsverstärkers und anderer Hilfseinrichtungen abzuleiten, wobei bemerkt
wird, daß die Potentiometer (2), (7) und (8) ihrerseits von anderen Teilen der Anlage
gespeist werden. Speziell wird das Potentiometer (i) durch eine Spannung -f- E gespeist,
und der Gleitkontakt 4o' wird gemäß der Änderung der Fluggeschwindigkeit zur Ableitung
einer Spannung betätigt, welche die wahre Fluggeschwindigkeit VT darstellt,
die an einen Leitungsverstärker 55 geführt ist, um mittels eines Übertragers 55',
der eine Mehrfachsekundärwicklung hat, gegenphasige Spannungen an den Klemmen 56
und 57 zu erzeugen, welche- VT und -f- VT darstellen. Diese Spannungen speisen
das cosinusförmige Potentiometer (i) der -0-Servoeinheit ebenso wie andere im folgenden
beschriebene Potentiometer. Das VT-Potenticmeter (2) wird an der Klemme 58 über
einen Leitungsverstärker 157 (Fig. 3) von (2) der Höhen-(k)-Servoeinheit mit einer
Spannung gespeist, welche das Produkt der Luftdichte und Fluggeschwindigkeit darstellt,
und die von diesem Potentiometer abgeleitete Spannung, die das Quadrat der Fluggeschwindigkeit
(V2) verkörpert, speist über den Leitungsverstärker 49 und die Klemme 59 das a-Potentiometer
(2). Die Potentiometer (3) und (4) werden in dem obenerwähnten Drossel- und U,Imin-Potentiometer
durch die die Nutzleistung repräsentierende Spannung gespeist, wobei die von (3)
abgeleitete Spannung ein Schubeingang an die VT-Hilfsanordnung und die abgeleitete
Spannung von (4) an der Klemme 6o das 'h-Potentiometer (3) (Fig.3) speist. Die VT-PotentiGmeter
(5) oder (6) werden durch Spannungen -f- E bzw. - E gespeist, um Spannungen abzuleiten,
die den reziproken Wert der wahren Fluggeschwindigkeit darstellen, um die Klemmen
des -0-Potentiometers (2) zu speisen. Das Potentiometer (7) wird an der Klemme 61
von dem h-Potentiometer (4) gespeist, um eine Spannung abzuleiten, welche die angezeigte
Fluggeschwindigkeit repräsentiert, und der Indikator 62 kann durch diese Spannung
erregt werden, um die angezeigte Fluggeschwindigkeit darzustellen. Das VT-Potentiometer
(8) wird an der Klemme 63 durch eine Spannung von dem Seitenabrutschwinkel-(ß)-Potentiometer
(5) (Fig. 2) gespeist, um eine Spannung abzuleiten, welche das Slippen oder seitliche
Abrutschen darstellt, und diese Spannung kann zur Speisung eines Instrumentes 64
verwendet werden, um die Kugelanzeige eines Kugelquerneigungsmessers 14 nachzubilden.
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Die Steigungs- oder Längsneigungs-($)-Servoeinheit (Fig. i) weist
einen Servo- oder Hilfsverstärker 71 und fünf Potentiometer auf, die alle mit Ausnahme
des Potentiometers (4) cosinusförmig ausgebildet sind. Die Eingänge an die Steigungs-
oder Längsneigungsservoeinheit während des nachgebildeten Fluges weisen eine Rückkopplung
Efb von dem Generator, eine Spannung an der Klemme 72, welche die Steigungsgeschwindigkeit
in der senkrechten Ebene von dem Roll-(p)-Potentiometer darstellt (Fig. 2), und
. eine Spannung an der Klemme 74 auf, welche die Giergeschwindigkeit in der senkrechten
Ebene von dem Rollpotentiömeter (5) darstellt. Das Steigungspotentiometer
(i)
wird an seinen Klemmen gemäß VT
gespeist, um ein Paar Spannungen abzuleiten,
welche die Zerlegung von VT für die Steigung darstellen. Eine der abgeleiteten
Spannungen an der Klemme 76 ist eine Eingangsspannung sowohl für den h-Servoverstärker
als auch für den Verstärker- der Steig-Sturzflug-Geschwindigkeit
und die andere Spannung speist einen Leitungsverstärker 77, um positive und negative
Spannungen an Klemmen 131 und 132 zu erzeugen, welche die cosinusförmigenWerte von
VT darstellen. Das Steigungspotentiometer (2) wird durch positive und negative
Spannungen erregt, welche den reziproken Wert der Fluggeschwindigkeit
darstellen, wobei diese Spannungen von den Potentiometern (5) und (6) der VT-Servoanlage
kommen. Vier Spannungen werden von dem Steigungspotentiometer (2) abgeleitet, von
denen zwei an den Klemmen 78 und 79 das Potentiometer (a) der Rollservoeinheit
und die beiden anderen das a-Potentiometer (q.) speisen, wie dargestellt. (3) wird
benutzt, um eine größere Anzahl Spannungen gemäß den Cosinuswerten von 19 abzuleiten,
wobei die eine Spannung an der Klemme 51 einen Eingang an das VT-Servosystem bildet
und die andern beiden Spannungen an den Klemmen 8o und 81 angelegt werden, welche
das g)-Potentiometer (3) für die Rollzerlegung speisen. Das Potentiometer (q.),
das aus einzelnen getrennten Abschnitten zur Ableitung der bekannten Funktionen
besteht, wird an den Klemmen 82 und 83 von einem entsprechenden gerade beschriebenen,
in Fig. 2 dargestellten Leitungsverstärker 142 versorgt. Die von (q.) abgeleiteten
Spannungen speisen ihrerseits (5), von wo die abgeleitete Spannung an -der Klemme
8q., welche die »Rollkupplung« darstellt, dem Eingang des Rollservoverstärkers i2o
zugeführt wird. Eine der von (q.) abgeleiteten Spannungen wird auch als Eingang
an den Azimutwinkel-(y>)-Servoverstärker 1,44 benutzt, um den Indikator eines nachgebildeten
Kompasses 145 einzustellen.
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Die Steigungsservoeinheit stellt auch das Neigungselement des nachgebildeten,
allgemein mit 89
bezeichneten Fluglagenkreisels für die Fluganzeige ein. Das
Rollelement des Kreisels wird durch die nachstehend beschriebene Rollservoanlage
eingestellt.
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Der Anstellwinkel-(a)-Servoverstärker go wird durch eine größere Anzahl
Eingänge gespeist, und zwar mit der Rückkopplung Efb von dem Generator und einer
Spannung an der Klemme gi von dem Verstärker 104 für die Steigungsgeschwindigkeit
der Steigungseinheit (Fig. 2). Ein anderer Eingang an der Klemme 93
ist von
(2) der 99-Servoeinheit vorhanden, die eine »Schwerkraft«-Komponente GR(i) darstellt,
wobei eine andere Schwerkraftkomponente GR(2) von dem Potentiometer (q.) derselben
Hilfsanlage kommt. Schließlich wird eine Eingangsspannung an der Klemme
303, welche den »Auftrieb« verkörpert, von dem Mach-Zahl-Potentiometer (2)
erhalten, das seinerseits von (i) der a-Servoeinheit erregt wird, die wiederum von
dem Leitungsverstärker 157 gespeist wird, der mit (2) der Höhenservoanlage
(Fig. 3) verbunden ist. Die Bedeutung dieser Spaniiu_ig später erörtert.
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Die übrigen Potentiometec des a-Servosystems, nämlich (2), (3), (5)
und (7), werden benutzt, um Spannungen für andere Teile der Flugberechnungsanlage
abzuleiten. (2) wird an der Klemme 59 von dem VT-Potentiometer (2) gespeist,
um eine »Widerstands«-Spannung zu erzeugen, die durch das Mach-Zahl-Potentiometer
(3) modifiziert wurde, wie vorher für den VT-Servoeingang erwähnt wurde. (3) wird
an der Klemme 56 von dem Leitungsverstärker 55 gemäß der Fluggeschwindigkeit gespeist,
um eine Spannung zu erzeugen, die das Kippverhältnis infolge des Anstellwinkels
darstellt- und ihrerseits an der Klemme 3o6 das Mach-Zahl-Poteritlometer (q.) (Fig.
2) speist, und die abgeleitete Mach-Zahl-Spannung wird ihrerseits dem Steigungsverstärker
104 zugeführt. (5) wird an der Klemme 96 von dem Rollpotentiometer (3) (Fig.2)
gespeist, um die vorgenannte Schwerkraftkomponentenspannung für den Eingang der
VT-Servoeinheit zu erzeugen, und (7) wird an der Klemme 98 von dem Rollpotentiometer
(i) gespeist, um an der Klemme ioo eine Spannung zu erzeugen, die eine Komponente
der vertikalen Fluggeschwindigkeit darstellt. Diese Komponentenspannung bildet einen
Eingang für den h-Servoverstärker 150 sowie für den
-Verstärker i6o (Fig. 3).
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Mit Bezug auf Fig. 2 besteht die Mach-Zahl-Servoeinheit, die geeignet
ist, die abgeleiteten Spannungen von der Höhen-, der Anstellwinkel-, der Seitenabrutsch-
und Steuerkraftberechnungseinheit abzuändern, um ihrerseits andere Servoeinrichtungen
zu steuern, aus einem Servo- oder Hilfsverstärker 300, der über seinen Servo- oder
Hilfsmotor dreizehn Regelpotentiometer und einen >""Mach-Zahl-Messer« steuert, wie
dargestellt. Die Berechnung der Mach-Zahl wird gemäß dem Verhältnis zwischen
VT und der Umgebungslufttemperatur vorgenommen:
wie vorher beschrieben, und da die Lufttemperatur (t) durch die Höhe h ausgedrückt
werden kann, können die Eingänge für den Mach-Verstärker darstellen VT = M -
f (h). Wenn die beiden Teile der Gleichung (wie durch zwei gegenphasige
Spannungen dargestellt ist) gleich sind, ist der Verstärkerausgang Null und die
Servoanlage wird bei einer Stellung stromlos, welche die berechnete Mach-Zahl repräsentiert.
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Zu diesem Zweck bestehen die Eingänge für die Mach-Servoeinheit aus
einer Rückkopplungsspannung E fb, einer Fluggeschwindigkeitsspannung
VT
an der Klemme 57 und einer Meldespannung -- M von dem M-Potentiometer (i),
das M - f (h) repräsentiert. Dieses Potentiometer wird an der Klemme 3oi
von dem h-Potentiometer (5) gespeist, und die abgeleitete Spannung ist gegenphasig
zu der VT-Spannung zur Symmetrierung der Servoeinrichtung. Auf diese Weise wird
die Berechnung der Mach-Zahl in der Hauptsache gemäß der Arbeitsweise der Fluggeschwindigkeits-
und Höhenservoeinheiten in Kombination
mit dem Mach-Zahl-Potentiometer
(i) durchgeführt.
-
Das Mach-Zahl-Potentiometer (2) wird an der Klemme 302 von
dem a-Potentiometer (i) gespeist (das seinerseits gemäß h und VT gespeist
wird), um an der Klemme 303 eine abgeänderte »Auftrieb«-Spannung für die
a-Servoeinheit abzuleiten. Dieses Potentiometer betrifft den »Auftriebkoeffizienten«
(CL) und ändert den »Auftrieb« von dem a-Potentiometer'(i) durch Änderung
der Neigung der Kurve CL VS - a, wobei es diesen bis zu einem kritischen
M erhöht und dann bei höheren Mach-Zahlen vermindert. Man erkennt, daß für den hier
zugrunde gelegten Stand der Flugzeugentwicklung ungefähr bei einer Mach-Zahl von
o,8 die abgeleitete Spannung von dem M-Potentiometer (2) ihren Größtwert hat, um
die Arbeitsweise der a-Servoeinrichtung zu beeinflussen und dadurch die Wirkung
der kritischen Mach-Zahl auf den Anstellwinkel wie in der Praxis nachzuahmen.
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Das Mach-Zahl-Potentiometer (3) wird an der Klemme 304 von dem a-Potentiometer
(2) gespeist (das seinerseits gemäß VT erregt wird), um an der Klemme 5o
die vorher erwähnte »Widerstands«-Spannung zur Steuerung der VT-Servoeinheit zu
erzeugen. Dieses Potentiometer betrifft den »Widerstandskoeffizienten«
(CD) und ändert den »Widerstand« in ähnlicher Weise wie den »Auftrieb« durch
Änderung der Neigung der Kurve CD VS - a, wobei es diesen bis zu einer kritischen
M-Zahl vergrößert und dann fürhöhere Mach-Zahlen vermindert.
-
Das M-Potentiometer (4) wird an der Klemme 3o6 von dem a-Potentiometer
(3) gespeist (das seinerseits von VT versorgt wird), um eine Steigungsgeschwindigkeitsspannung
für den o)"-Verstärker 104 abzuleiten. Dieses Potentiometer betrifft den @,Kippmomentkoeffizientencc
(Cm) und ändert die Neigung der Kurve Cm VS - a, wobei es ihn
in der Nähe einer kritischen Mach-Zahl vermindert.
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Das M-Potentiometer (5) wird an der Klemme 305
von dem f-Potentiometer
(i) erregt (das seinerseits von h und VT gespeist wird), um an der
Klemme 307
eine »Seitenkraft«-Spannung für die ß-Servoeinheit abzuleiten.
Dieses Potentiometer betrifft einen »Seitenkraftkoeffizienten« (Cy) und ändert die
Neigung der Kurve CYVS. ß, wobei es diesen bis zu einer kritischen Mach-Zahl erhöht
und dann für höhere Mach-Zahlen vermindert.
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Das M-Potentiometer (6) wird an der Klemme 308
von dem Fji#-Potentiometer
(i) gespeist (das seinerseits von VT erregt wird), um eine »Rad«- oder Querruderspannung
für die Rollservoanlage abzuleiten. Dieses Potentiometer betrifft den »Rollmomentkoeffizienten«
(Cl) und ändert die Neigung der Kurve C,. VS - ö,, (Querruderausschlag), wobei es
diesen oberhalb einer kritischen Mach-Zahl vermindert.
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Das M-Potentiometer (7) wird an der Klemme 310 von dem ß-Potentiometer
(3) gespeist (das seinerseits von VT versorgt wird), um eine »Rollgeschwindigkeits«-Spannung
für die Rollservoanlage abzuleiten. Dieses Potentiometer betrifft auch den Rollmomentkoeffizienten
und ändert die Neigung der Kurve Cl VS - ß, wobei es diesen oberhalb einer kritischen
Mach-Zahl vergrößert. Das M-Potentiometer (8) wird an der Klemme 311 von dem F,-
Potentiometer (i) gespeist (das seinerseits von VT versorgt wird), um eine
»Knüppel«- oder Höhenruderspannung für den Steigungs- oder Längsneigungsverstärker
104 abzuleiten. Dieses Pbtentiometer betrifft auch den »Kippmomentkoeffizienten«
(Cm) und ändert die Neigung der Kurve Cm VS.- öS (Höhenruderausschlag),
wobei es diesen in der Nähe einer kritischen Mach-Zahl vermindert.
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Das M-Potentiometer (9) wird an der Klemme 313 von dem F"-Potentiometer
(i) gespeist (das seinerseits von VT erregt wird), um eine »Pedal«- oder
Seitenruderspannung für den Giergeschwindigkeitsverstärker 175 abzuleiten.
Dieses Potentiometer betrifft den »Giermomentkoeffizienten« (CN) und ändert die
Neigung der Kurve CNVS - ö, (Seitenruderausschlag), wobei es diesen beim
Anwachsen der Mach-Zahl vermindert.
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Das M-Potentiometer (io) wird an der Klemme 315 von dem ß-Potentiometer
(2) gespeist (das seinerseits von VT erregt wird), um an der Klemme 179 eine
Giergeschwindigkeitsspannung abzuleiten. Dieses Potentiometer betrifft auch den
Giermomentkoeffizienten und ändert die Neigung der Kurve CN VS - ß, wobei
es diesen oberhalb einer kritischen Mach-Zahl vermindert.
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Das M-Potentiometer (ii) wird an der Klemme 317 von dem Fs Potentiometer
(2) gespeist (das seinerseits von VT versorgt wird), um an der Klemme 3'18
eine Kraftberechnungsspannung für die Fs oder Knüppelkraftservoeinheit (Fig.5) abzuleiten.
Dieses Potentiometer betrifft den »Knüppelkraftkoeffizienten« (F") und ändert die
Neigung der Kurve Fs,Q VS - öS, wobei es diesen oberhalb einer kritischen
Mach-Zahl vergrößert.
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Das IkI-Potentiometer (12) wird an der Klemme 319 von dem Fw-Potentiometer
(2) gespeist (das seinerseits von VT versorgt wird), um an der Klemme 32o
eine Kraftberechnüngsspannung für die Fyy- oder Radkraftservoeinheit (Fig. 6) abzuleiten.
Das Potentiometer betrifft den @>Radkraftkoeffizienten« (Fw,Q) und ändert die Neigung
der Kurve Fw,aVS - öw, wobei es diesen mit wachsender Mach-Zahl vergrößert.
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Das A7-Potentiometer (13) wird an der Klemme 321 von dem
F. Potentiometer (2) gespeist (das seinerseits von VT versorgt wird),
um an der Klemme 322 eine Kraftberechnungsspannung für die Fp oder Pedalkraftservoanordnung
(Fig. 4) abzuleiten. Dieses Potentiometer betrifft den »Pedalkraftkoeffizienten«
(F") und ändert die Neigung der Kurve FVN VS ' öP" wobei es diesen in der
Nähe einer kritischen Mach-Zahl vermindert.
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Mit Bezug auf die Steigungs- oder L ängsneigungsgeschwindigkeitsanlage
speist der Ausgang des Leitungsverstärkers 104 einen Übertrager 107, der eine Mehrfachsekundärwicklung
hat, um an den Klemmen 9i und 95 Spannungen entgegengesetzter Phase zu erzeugen,
welche die Steigungsgeschwindigkeit darstellen.
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Die Roll-(p)-Servoeinbeit betätigt das Rollelement des Fluglagenkreisels
89 (Fig. i) und wird benutzt, um verschiedene Steuerspannungen gemäß der Rollfluglage
zu zerlegen. Die Eingangsspannungen für den
99-Servoverstärker i2o
bestehen aus einer Rück-. kopplungsspannung Efb von dem Generator, einer Spannung
von dem vorher erwähnten 111-Potentiometer (6), welche die Rollgeschwindigkeit infolge
der ®uerrudersteuerungsbetätigung darstellt, einer Spannung von dem AI-Potentiometer
(7), die ihrerseits von dem ß-Potentiometer (3) abgeleitet wird und die Rollgeschwindigkeit
infolge des seitlichen Abrutschens darstellt, und einer Spannung von dem z9-Potentiometer
(5), welche die obenerwähnte Rollkupplung an der Klemme 84 darstellt.
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Die cp-Potentiometer, die cosinusförmig sind, werden zur Ableitung
der Spannungen wie folgt gespeist: Das Potentiometer (i) wird von dem Leitungsverstärker
77 gespeist, der seinerseits von dem 29-Potentiometer (i) (Fig. i) versorgt wird,
um vier Spannungen abzuleiten, von denen zwei an den Klemmen 98
und 9g das
a-Potentiometer (7) und die anderen zwei an den Klemmen 134 und 133 das ß-Potentiometer
(4) speisen; (2) wird an den Klemmen 78 und 7g von dem ?9-Potentiometer (2) gespeist,
und zwei Spannungen werden davon abgeleitet, wobei die erste ein Schwerkraftkomponenteneingang
für den ß-Servoverstärker 147 und die zweite an der Klemme 93 ein Eingang
für den a-Hilfsverstärker (Fig. i) ist. (3) wird an den Klemmen 8o und 81, wie vorher
festgestellt, von dem i9-Potentiometer (3) gespeist, und die abgeleiteten Spannungen
an den Klemmen 96 und 97 erregen das a-Potentiometer (5). Das Potentiometer
(4) wird an den Klemmen g1 und 95 gemäß der Steigungs-oder Längsneigungsgeschwindigkeit
gespeist, wie angezeigt, um zwei Spannungen abzuleiten, von denen die eine ein Eingang
für den
-Leitungsverstärker 142 und die andere ein Eingang für den ü-Servoverstärker an
der Klemme 72 ist; (5) wird an den Klemmen 146 und 182 gemäß der Giergeschwindigkeit
von dem co, -Leitungsverstärker 175 (Fig. 3) gespeist, um an der Klemme 74 eine
Eingangsspannung für den 0-Verstärker und eine Eingangsspannung, wie angezeigt,
für den vorgenannten
-Verstärker 142 abzuleiten.
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Man wird bemerken, daß die Änderung in den nachgebildeten Winkelgeschwindigkeiten
und Kräften, wie beispielsweise Schwerkraft, Auftrieb, Zentrifugalkraft, Schub,
Widerstand, Kippgeschwindigkeit u. dgl., durch die Änderung der Kontaktarmlage auf
den entsprechenden Potentiometern zusammen mit der Änderung der Potentiometerspeisespannung
erzielt wird, wogegen die relative Größe oder Wirkung jeder der vorgenannten Geschwindigkeiten,
Kräfte und Momente durch den Wert des Eingangswiderstandes an die verschiedenen
Verstärker bestimmt wird. Als ein besonderes Beispiel wird die relative Größe des
»Auftriebs« durch die Werte der Luftdichte (_P), den Anstellwinkel (a) und einen
der Flügelfläche proportionalen konstanten Faktor beeinfiußt. Diese Begriffe bestimmen
deshalb den Widerstandswert der an dem Verstärker go bezeichneten Auftriebeingangsspannung
(Fig. i). Eine Senkung - des Wertes des Widerstandes vergrößert die relative Größe
der obigen Konstanten. Die Verwendung der Rückkopplungsgeneratoren für die Geschwindigkeitsregelung
ist besonders vichtig, wobei die Längsneigungs- oder Steigungsservointegrationsanlage
als ein Beispiel dient. Falls man sich allein auf den Servomotor verläßt, um den
Steigungsintegrationsvorgang durchzuführen, würde die Eigenträgheit des Antriebsmechanismus
einen solchen Fehler einführen, daß die Anlage praktisch nicht verwendbar sein würde.
Mit dem in die Anlage eingeschalteten Rückkopplungsgenerator bildet die erzeugte
Rückkopplungsspannung Efb jedoch einen Eingang für den Steigungsverstärker und hat
eine solche Phasenbeziehung zu dem summierten oder resultierenden Eingangszeichen,
daß sie diesem entgegenwirkt, d. h. nach Art einer Degenerativ- oder Gegenkopplung
arbeitet. Bei großer Verstärkung des Steuerverstärkers wird deshalb nach allgemein
bekannten Grundsätzen bewirkt, daß die Drehzahl des Motors einen linearen Gang zu
der Größe des Eingangszeichens, d. h. dem Betrag der Steigungsspannung ohne Verzögerung
oder Beschleunigung hat, wodurch die hohen und niedrigen Steigungswerte mit gleicher
Genauigkeit integriert werden. Es ist offensichtlich, daß, wenn das Haupteingangszeichen
umgekehrt wird, um den Motor und den Generator in entgegengesetzter Richtung zu
betätigen, die Phase der erzeugten Gegenkopplungsspannung ebenfalls umgekehrt wird,
um den Eingangszeichen wie vorher entgegenzuwirken.
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Mit Bezug auf Fig. 2 wird die Geschwindigkeit der Azimutänderung
oder ?p durch Zergliedern der Steigungsgeschwindigkeit (co,) und der Giergeschwindigkeit
(o)-) für den Rollwinkel (cpi und den Steigungswinkel (17) bestimmt. Zu diesem Zweck
wird der Leitungsverstärker 142 (Fig. 2) von den obenerwähnten q9-Potentiometern
(4) und (5) gespeist und erzeugt mittels des Übertragers 143 an den Klemmen 82 und
83 ein Paar gegenphasige Steuerspannungen, um die nachgeahmte Kompaßanzeige (Fig.
i) zu steuern, wie vorher beschrieben wurde. Die y-Verstärkereingangsspannung (co,
sin cp), die von dem q:-Potentiometer (4) abgeleitet ist, stellt die Giergeschwindigkeit
dar, die in einer Ebene zergliedert ist, die gegen die Vertikale unter einem Winkel
Ü geneigt ist, und die Eingangsspannung (co, cos (p), die von dem (p-Potentiometer
(5) abgeleitet ist, stellt die in derselben Ebene zergliederte Steigungsgeschwindigkeit
dar. Die an den Ausgangsklemmen 82 und 83 dieses Leitungsverstärkers erhaltenen
Spannungen wellen dann die Funktion -
dar. Diese Steuerspannungen speisen, wie vorher erwähnt, das Potentiometer (4) der
Längsneigungs- oder Steigungseinheit (Fig. i), das seinerseits Spannungen erzeugt,
welche die Geschwindigkeit der Azimutänderung darstellen. Demgemäß wird der V-Hilfsverstärker
144 (Fig. i) durch eine der
-Spannungen zur Einstellung des Kompaßindikators 145 gespeist.
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Die Seitenabrutsch-(fi)-Servoeinheit besteht aus einem Servoverstärker
147, der die folgenden Eingangsspannungen
hat: eine Rückkopplungsspannung
Efb von dem Generator, eine Spannung von dem t7-Potentiometer (2), die eine Schwerkraftkomponente
darstellt, eine Giergeschwindigkeitsspannung an der Klemme 146 von dem a), -Leitungsverstärker
(Fig. 3) und eine Spannung an der Klemme 307 von dem ß-Potentiometer (i),
wie durch das Mach-Zahl-Potentiometer (4) abgeändert wurde, wobei diese eine Seitenkraft
darstellt. (i) wird an der Klemme 58 durch eine Spannung von dem Höhenlinienverstärker
157 (Fig. 3) gespeist, und die abgeleitete Spannung an der Klemme 3o5 speist
ihrerseits das Mach-Zahl-Potentiometer (5), um die vorgenannte Seitenkraftspannung
abzuleiten. Das Seitenabrutschpotentiometer (2) wird an der Klemme 57 von dem
VT -Leitungsverstärker 55 (Fig. i) gemäß der Fluggeschwindigkeit gespeist,
und die abgeleitete Spannung an der Klemme 315 versorgt das Mach-Zahl-Potentiometer
(io), um ihrerseits an der Klemme 179 eine Eingangsspannung abzuleiten, welche die
Giergeschwindigkeit infolge des seitlichen Abrutschens für den (,)"-Leitungsverstärker
175 darstellt; das ß-Potentiometer (3) wird an der Klemme 56 durch eine gegenphasige
Spannung von dem VT-Leitungsverstärker 55 gespeist, und die abgeleitete Spannung
an der Klemme 31o erregt das Mach-Zabl-Potentiometer (7), um ihrerseits eine Eingangsspannung
abzuleiten, welche die Rollgeschwindigkeit für den g9-Servoverstärker i2o darstellt;
(4) wird an der Klemme 133 von dem (p-Potentiometer (i) erregt, um an einer
Klemme 151 eine Eingangsspannung abzuleiten, die eine Komponente der senkrechten
Fluggeschwindigkeit für den Höhenservoverstärker Z50 und auch, den Senkrechtfluggeschwindigkeits-
oder Steigfähigkeits-
(-Servoverstärker =6o (Fig.3) darstellt, und das Potentiometer (5) wird mit einer
konstanten Gleichspannung gespeist, um eine Spannung an der Klemme 63 abzuleiten,
welche das seitliche Abrutschen repräsentiert, um das VT-Potentiometer (8) (Fig.
i) zu speisen, dessen abgeleitete Spannung den Indikator 64 erregt, der die »Kugel«
des nachgebildeten Kugelquerneigungsanzeigers darstellt.
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Mit Bezug auf Fig.3 ist der Höhen-(h)-Servoverstärker i5o so dargestellt,
daß er folgende Eingangsspannungen hat: eine Rückkopplungsspannung Efb von dem Generator
und drei andere Spannungen, welche die Komponenten der senkrechten Fluggeschwindigkeit
darstellen, nämlich eine Spannung von der Klemme 76 von dem 79-Potentiometer (i),
eine zweite Spannung von der Klemme Zoo von dem a-Potentiometer (7) und eine dritte
Spannung an der Klemme 151 von dem ß-Potentiometer (4). Der resultierende Ausgang
des Servoverstärkers 150 steuert den Servomotor in der vorher beschriebenen Art,
um die Potentiometerkontakte sowie einen Indikator 152 zu betätigen, der einen Druckhöhenmesser
darstellt.
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Die Potentiometer der h-Integrationsservoeinheit arbeiten wie folgt:
Das Potentiometer (2) wird an der Klemme 57 gemäß der Fluggeschwindigkeit von dem
VT-Leitungsverstärker gespeist, um eine Spannung abzuleiten, welche die Wirkung
der Höhe auf die angezeigte Fluggeschwindigkeit darstellt. Diese Spannung wird durch
den Leitungsverstärker 157 und den Übertrager 158 in ein Paar gegenphasige
Steuerspannungen an den Klemmen 58 und 94 umgewandelt, die als Eingänge, wie vorher
beschrieben, für Potentiometer der VT- und a-Einheiten benutzt werden; (3) wird
an der Klemme 6o von dem VT-Potentiometer (4) durch die. Schubspannung gespeist,
um eine Eingangsspannung für den a).-Leitungsverstärker 175 abzuleiten, der die
Giergeschwindigkeit gemäß dem Motorschub beeinflußt. (4) wird mit einer konstanten
Gleichspannung gespeist, um an der Klemme 61 eine Speisespannung für das VT-Potentiometer
(7) (Fig. i) abzuleiten, das seinerseits einen Gleichstromindikator 62 speist, der
einen Fluggeschwindigkeitsmesser darstellt, und das Potentiometer (5) wird mit einer
konstanten Spannung gespeist, um an der Klemme 30= eine Speisespannung für das Mach-Zahl-Potentiometer
(i) zu speisen und die Meldespannung der Mach-Servoeinheit zuzuführen. Auf diese
Weise wird die Fluggeschwindigkeitsablesung zur Änderung der Höhe durch das Potentiometer
(4) korrigiert und die Mach-Zahl-Meldespannung zur Änderung der Höhe durch das Potentiometer
(5) geändert.
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Die Steig-Sturzflug- oder senkrechte Fluggeschwindigkeitsservoanlage
besteht aus einem Servoverstärker 16o, um über seinen Servomotor ein Meldepotentiometer
(i) gemäß der senkrechten Fluggeschwindigkeit zu steuern und um einen Indikator
162 zur Darstellung der Steigfähigkeit oder senkrechten Fluggeschwindigkeit einzustellen.
Die Eingänge für den Verstärker 16o bestehen aus einer Rückkopplungsspannung Efb
von dem Generator, wobei drei Spannungen die Komponenten der senkrechten Fluggeschwindigkeit
darstellen, und einer Meldespannung -h, welche die senkrechte Fluggeschwindigkeit
von dem Potentiometer (i) darstellt. Die drei Spannungen, welche die Komponenten
der senkrechten Flugspannung darstellen, sind dieselben, welche die Eingänge für
die oben beschriebene Höhenservoeinheit bilden.
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Der Giergeschwindigkeits- (c),) -Leitungsverstärker 175 ist zur Erzeugung
eines Paares gegenphasiger Spannungen bestimmt, wobei die Giergeschwindigkeit dargestellt
wird. Die Verstärkereingänge weisen eine Seitenrudersteuer- oder Wendegeschwindigkeitsspannung
an der Klemme 314 auf, die gemeinsam von dem Pedalliraft-(F,)-Potentiometer (i)
und dem Mach-Zahl-Potentiometer (9) abgeleitet ist. Das FD Potentiometer wird an
der Klemme 57 durch eine Fluggeschwindigkeitsspannung VT erregt. Eine Seitenabrutschspannung
von dem ß-Potentiometer (2), das gemäß der Fluggeschwindigkeit gespeist wird, wird
durch das Mach-Zahl-Potentiometer (io) geändert, und die abgeleitete Spannung an
der Klemme 179 bildet einen anderen Eingang für den Giergeschwindigkeitsverstärker,
und schließlich vervollständigt eine Schubspannung von dem h-Potentiometer (3) die
Eingangsspannungen.
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Der resultierende Ausgang des (o,-Leitungsverstärkers 175 speist einen
Übertrager, dessen Sekundärwicklung an den Klemmen 146 und 182 gegenphasige
Spannungen
erzeugt, die die Giergeschwindigkeit darstellen und für andere Teile der Anlage
benutzt werden, wie angezeigt. Die Spannung an der Klemme 182 versorgt einen phasenempfindlichen
Gleichrichter 181 zur Betätigung des Drehzeigers des nachgebildeten Kugelquerneigungsindikators
64 (Fig. i). Wie vorher erklärt, wird die »Kugel« dieses Indikators von der VT-Einheit
durch eine Spannung betätigt, welche dieKomponenten des seitlichen Abrutschens und
der Fluggeschwindigkeit darstellt.
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Die Fig.4, 5 und 6 veranschaulichen die nachgebildeten Seitenruder-,
Höhenruder- und Querrudersteuerungen zusammen mit den zugeordneten Steuerpotentiometern
und Kraftberechnungsverstärkern und Servoeinheiten. Der Kraftberechnungsverstärker
einer entsprechenden Einheit steuert einen Servodrehmomentmotor, der mechanisch
über ein Untersetzungsgetriebe mit dem zugeordneten Steuerglied verbunden ist und
eine entgegenwirkende Kraft auf die Steuerung als Nachbildung der aerodynamischen
Steuerbelastung während des Fluges ausübt. Die nachgebildete Trimmsteuerung wird
auch eingeführt, um die neutrale Stellung des Steuergliedes wie in der Praxis zu
bestimmen.
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Mit Bezug auf Fig. 4 ist das Seitenruderstenerpedal 325 darstellungsgemäß
mit den F.- Potentiometern (i) und (2) verbunden, die, wie vorher beschrieben, so
wirken, daß sie Spannungen an den Klemmen 313 und 321 ableiten, um über die
Mach-Zahl-Servoeinheit die Giergeschwindigkeit bzw. die Seitenrudersteuerbelastung
zu bestimmen. Diese Potentiometer werden an entgegengesetzten Klemmen mit gegenphasigen
VT-Spannungen gespeist und haben geerdete Mittelabgriffe, um die Flugzeugdrehung
aus einer neutralen Lage darzustellen, d. h. Flugzeugkopf rechts (ANR) und Flugzeugkopf
links (ANL). Dags Seitenruderpedal ist auch mechanisch mit demFp Hilfsmotor-verbunden,
der von dem Kraftberechnungsverstärker 328 erregt wird. Dieser Verstärker hat die
folgenden Eingänge: eine Rückkopplungsspannung E fb, eine Trimmspannung,
die von dem Potentiometer 332 gemäß der Einstellung des »Seitenrudertrimmrades«
331 abgeleitet ist, und eine Seitenruderkraftspannung an der Klemme 322, wie sie
gemäß der Mach-Zahl von dem F. Potentiometer (2) abgeändert ist. Die resultierende
Ausgangsspannung speist den Servomotor in einer Richtung, die bestrebt ist, das
Seitenruderpedal in seine neutrale oder getrimmte Stellung als Nachbildung der aerodynamischen
Belastung der Seitenrudersteuerfläche zurückzubringen und die Potentiometer (i)
und (2) demgemäß einzustellen. Auf diese Weise ist die Steuerbelastung eine Funktion
der Seitenruderpedalverschiebung d, und der Fluggeschwindigkeit VT.
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Fig.5 zeigt die Höhenrudersteuerung oder den Knüppel 326, der, wie
dargestellt, mit den Fs-Potentiometern (i) und (2) verbunden ist, die, wie vorher
beschrieben, so arbeiten, daß sie die Spannungen an den Klemmen 311 und 317
ableiten, um über die Mach-Zahl-Servoanlage die Steigungsgeschwindigkeit bzw. die
Knüppelbelastungskraft zu bestimmen. Diese Potentiometer werden auch an den Klemmen
durch gegenhaspige VT-Spannungen gespeist und haben geerdete Mittelabgriffe, um
die Längsneigungs- oder Steigungsfluglage des Flugzeuges von einer Horizontalstellung
aus darzustellen, d.h. Flugzeugkopf oben (ANO) und Flugzeugkopf unten (A1VU). Der
Knüppel ist auch mechanisch mit dem F,-Servomotor verbunden, der von dem Knüppelkraftberechnungsverstärker
329 gespeist wird. Dieser Verstärker hat die folgenden Eingänge: eine Rückkopplungsspannung
Efb, eine Trimmspannung, die von dem Potentiometer 334 gemäß der Einstellung des
»Höhenrudertrimmrades«bei 333 abgeleitet ist, und eine Knüppelkraftspannung an der
Klemme 318, die gemäß der Mach-Zahl abgeändert ist, von dem F,- Potentiometer (2).
Die resultierende Ausgangsspannung von dem Verstärker speist den Servomotor, der
bestrebt ist, den Knüppel in seine neutrale oder getrimmte Stellung zur Nachbildung
der aerodynamischen Belastung der Höhenrudersteuerfläche zurückzubringen und demgemäß
die Potentiometer (i) und (2) einzustellen. Die Höhenrudersteuerbelastung ist somit
eine Funktion der Knüppelverschiebung 8s und der Fluggeschwindigkeit.
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Mit Bezug auf Fig. 6 ist die Querrudersteuerung oder -rad 327, wie
dargestellt, mit den Fd-Potentiometern (i) und (2) verbunden, die, wie vorher beschrieben,
so arbeiten, daß sie die Spannungen an den Klemmen 308 und 31g ableiten,
um über die Mach-Zähl-Servoänlage einen Rollfaktor bzw. die Querruderbelastung zu
bestimmen. Diese Potentiometer werden gemäß der Fluggeschwindigkeit gespeist und
haben geerdete Mittelabgriffe, um die Flugzeugroh,- oder-querneigungsbewegung von
der Horizontalstellung darzustellen, d. h. rechter Flügel oben (RWO). und linker
Flügel oben (LWU). Das Rad ist auch mechanisch mit dem F"-Servomotor verbunden,
der von dem Kraftberechnungsverstärker 330 gespeist wird. Dieser Verstärker
hat folgende Eingänge: eine Rückkopplungsspannung Efb, eine Trimmspannung, die von
dem Potentiometer 336 gemäß der Einstellung des >@Querrudertrimmrades,c 335 abgeleitet
ist, und eine Kraftspannung an der Klemme 320, wie sie gemäß der Mach-Zahl von dem
Fiv-Potentiometer (2) geändert ist. Die resultierende Ausgangsspannung speist den
Servomotor in einer Richtung, die das Rad in seine neutrale oder getrimmte Stellung
zur Nachbildung der aerodynamischen Belastung der Querrudersteuerflächen wieder
zurückzubringen und die Potentiometer (i) und (2) dementsprechend einzustellen sucht.
Wie vorher ist die Steuerbelastung eine Funktion der Radverschiebung 8w und der
Fluggeschwindigkeit.
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Die wesentlichen Elemente einer nachgebildeten Flugschätzungs- oder
-berechnungsanlage, welche die Kompensation der Mach-Zahl einschließt, sind oben
beschrieben, und eine ausführliche Beschreibung deren Wirkungsweise für verschiedene
Kunstflugmanöver, wie beispielsweise Querdrehen, Längsdrehen, Rolle fliegen usw.,
ist zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich. Es reicht aus, festzustellen,
daß Änderungen der primären Eingangsspannungen von den pilotengesteuerten Drossel-,
Ouerruder-, Höhenruder-und Seitenruderpotentiometern das Gleichgewicht der Fluggeschwindigkeits-,
Roll-, Steigungsgrad- bzw. Wendegtadeinheiten beeinflussen, die ihrerseits auf andere
Servosysteme reagieren, wie beispielsweise die
Mach-Zahl, den Anstellwinkel,
die Steigung, die Höhe und das seitliche Abrutschen, um diese Anlagen zu veranlassen,
sich in neue Gleichgewichtsstellungen zu bewegen, um den tatsächlichen Flug nachzuahmen.
Es ist eine ununterbrochene Wechselwirkung zwischen den Servoeinheiten vorhanden,
welche die Mach-Zahl-Servoeinheit einschließen, die hauptsächlich gemäß der Fluggeschwindigkeit
VT gesteuert wird und ihrerseits die Arbeitsweise der VT-Anlage entweder
direkt durch das Mach-Zahl-Potentiometer (3) oder indirekt durch aridere Servoanlagen
steuert.
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Beispielsweise bewirkt eine nachgebildete Vergrößerung der Fluggeschwindigkeit
infolge vergrößerter Nutzleistung, die durch eine positivere Spannung an dem VT-Eingang
von dem Drosselpotentiometer 5 repräsentiert wird, daß die Fluggeschwindigkeitsservoanlage
eine neue Gleichgewichtsstellung in Richtung höherer Geschwindigkeitsanzeige mit
dem Ergebnis sucht, daß sich die Potentiometerkontakte der VT-Anlage alle nach oben
bewegen. Im Falle des Potentiometers (i) wird die abgeleitete VT-Spannung vergrößert,
und da diese Spannung (i) der z9-Anlage speist, wird die abgeleitete Spannung ihrerseits
von diesem,ü-Potentiometer, die ein Eingang für die Höhen-und Steigfähigkeitsservoeinheiten
ist, demgemäß vergrößert, so daß, wenn * größer oder kleiner als Null ist, entsprechende
Änderungen der Höhe und der Vertikalgeschwindigkeit angezeigt werden. Gleichzeitig
wird der »Widerstand«-Eingang für die VT-
Servoeinheit vorn den VT- und a-Anlagen
durch das Mach-Zahl-Potentiometer (3) abgeändert, so daß VT
diese Faktoren
ebenso widerzuspiegeln sucht. Die abgeleitete Fluggeschwindigkeitsquadratspannung
von dem VT-Potentiometer (2) beeinflußt (2) die Anstellwinkelservoeinheit, so daß
sich die Widerstandsspannung infolge der vergrößerten Fluggeschwindigkeit zu erhöhen
sucht. Auch wird diese VT-Spannung zur Berechnung der Pedalsteuerkraft über das
FP Potentiorneter (2), das Mach-Zahl-Potentiometer (i3) und den F" ,-Servoverstärker
verwendet, der seinerseits den Servomotor speist, um den nachgebildeton Steuerwiderstand
zu entwickeln.
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Die Schubspannungen von den VT-Potentiometern (3) und (4) sind vorher
betrachtet worden, deren erste bestrebt ist, die Fluggeschwindigkeit infolge vergrößerter
Nutzleistung zu erhöhen, und deren zweite, die durch die Servoeinheit geändert wird,
die Giergeschwindigkeit zu beeinflussen sucht. Die Spannungen von den VT-Potentiometern
(5) und (6), welche Schwerkraftfaktoren darstellen, sind durch das Steigungspotentiometer
(2) und auch zum Teil durch das Anstellwinkelpotentiometer (4) abgeändert, um einen
Schwerkrafteingang für die Anstellwinkelservoanlage zu erzeugen. Andere abgeleitete
Spannungen von dem $-Potentiometer (3) sind durch das Rollpotentiometer (2) abgeändert,
um zusätzliche Schwerkraftkomponenten für die ß- und a-Servoanlagen zu repräsentieren.
Die Funktion der Potentiometer (7) und (8) ist vorher beschrieben worden, um nachgebildete
Fluganzeigeinstrumente zu betätigen. Die VT-Servoanlage erreicht ihre neue Gleichgewichtsstellung,
wenn die vergrößerte »Widerstands«-Spannung von der a-Servoeinheit und auch die
geänderten .Schwerkraftkomponentenspannungen die vergrößerte »Schub«-Spannung ausgleichen,
wodurch die VT-Servoanlage bei der neuen Fluggeschwindigkeit stromlos wird, um eine
stetige Zustandsbedingung darzustellen, die normalerweise infolge der sich ununterbrochen
ändernden nachgeahmten Flugbedingungen nur kurze Dauer hat.